(57)【要約】【課題】連続画像形成試験において、安定した画像濃度、カブリ、現像スジのない画像を供給する現像ローラを提供する。【解決手段】電子写真に用いられる現像装置のうち、画像形成体に接触して表面に現像剤を供給することにより該画像形成体上に可視画像を形成する現像ローラにおいて、該現像ローラが中心に良導電性芯金を有する導電性弾性層を含んだ単層若しくは多層構成のローラであって、半径ｒの現像ローラ最表面の何れの場所においてもａ（ｍｍ）四方の表面積ｂ（ｍｍ2）が  ｒ／５０≦ａ≦ｒ／３０  １．１２５≦ｂ／ａ2  ≦５であり、且つ、アスカーＣ硬度が１０度以上７０度未満であることを特徴とする現像ローラとする。【選択図】図１
2005300645.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真に用いられる現像装置のうち、画像形成体に接触して表面に現像剤を供給することにより該画像形成体上に可視画像を形成する現像ローラにおいて、
該現像ローラが中心に良導電性芯金を有する導電性弾性層を含んだ単層若しくは多層構成のローラであって、半径ｒの現像ローラ最表面の何れの場所においてもａ（ｍｍ）四方の表面積ｂ（ｍｍ2）が
ｒ／５０≦ａ≦ｒ／３０
１．  １２５≦ｂ／ａ2  ≦５
であることを特徴とする現像ローラ。
【請求項２】
前記半径ｒの現像ローラにおいて何れの場所においてもａ（ｍｍ）四方の表面積ｂ（ｍｍ2）が
ｒ／５０≦ａ≦ｒ／３０
２．５≦ｂ／ａ2  ≦４．５
であることを特徴とする請求項１記載の現像ローラ。
【請求項３】
前記現像ローラにおいて、アスカーＣ硬度が１０度以上７０度未満であることを特徴とする請求項２記載の現像ローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真複写装置、プリンタ、静電記録装置等の画像形成装置において、感光体に当接配置される導電性弾性体、特に感光体上の静電潜像を可視像化するための現像ローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いたプリンタにおいては、感光体が帯電ローラにより均一に帯電され、レーザ等により静電潜像を形成する。次に、現像容器内の現像剤が現像剤供給ローラ及び現像剤規制部材により適正電荷で均一に現像ローラ上に塗布され、感光体と現像ローラとの接触部で現像剤の転写（現像）が行われる。その後、感光体上の現像剤は、定着ローラにより記録紙に転写され、熱と圧力により定着され、感光体上に残留した現像剤はクリーニングブレードによって除かれ、一連のプロセスが完了する。
【０００３】
電子写真装置において、例えば現像ローラの場合、常時感光体及び現像剤規制部材に圧接された状態にあり、現像を行う際には現像ローラと感光体、現像ローラと現像剤規制部材の間に現像剤が介在して圧接している。感光体に転写されない現像剤は、現像剤塗布ローラによって剥ぎ取られて再度現像容器内に戻り、容器内で攪拌されて再び現像剤供給ローラによって現像ローラ上に搬送される。
【０００４】
現像部材は、通常半導電領域の電気抵抗値を有する現像ローラであり、感光体、現像ブレード、現像剤供給ローラ等に常に圧接している。
【０００５】
この現像法は、現像剤（非磁性一成分現像剤）を担持した現像ローラを感光体等の静電潜像を保持した潜像保持体に接触させて、現像剤を潜像保持体の潜像に付着させることにより現像を行うものであり、現像ローラを導電性弾性体で形成する必要がある。
【０００６】
又、上記装置において現像ローラは感光体と接触しながら回転することにより、現像剤が現像ローラから感光体へと付着していく。
【０００７】
そこで、所望の電気抵抗値に調整した弾性体層を形成し、その外周に、耐磨耗性や現像剤帯電性、現像剤搬送性を得るため及び表面粗さを確保するためにナイロン、ウレタン樹脂等の粗し材を添加した表面層を設ける場合が多い。
【０００８】
例えば、特許文献１では、表面層に導電性カーボンビーズを含有することにより、表面が０．８μｍ以上２．５μｍ以下、Ｒａが９５μｍ以上１５０μｍ以下のＳｍを有する現像ローラを用い、画像濃度とゴースト性能を満足している。
【０００９】
【特許文献１】特開平９−１５９７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来の技術では、表面粗さを規定して画像濃度やゴースト性能を満足することは可能であるが、高温高湿（例えば、３０度、８０％ＲＨ）の環境下での連続画像形成試験を行うと、カブリや現像スジといった画像弊害が発生する課題が残っている。
【００１１】
本発明の目的は、電子写真装置に使用される感光体に圧接し現像剤を可視化する現像ローラにおいて、現像剤の搬送性を確保して規定の濃度以上の画像を安定して得るとともに、高温高湿下においてもカブリや現像スジの発生を抑え、高品質な画像を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明は、感光体に接触して表面に現像剤を供給することにより該感光体に可視画像を形成する現像ローラにおいて、該現像ローラが中心に良導電性芯金を有する導電性弾性層を含んだ単層若しくは多層構成のローラであって、半径ｒのローラの何れの場所においてもａ（ｍｍ）四方の表面積ｂ（ｍｍ2）が
ｒ／５０≦ａ≦ｒ／３０
２．１２５≦ｂ／ａ2  ≦５
であることを特徴とする現像ローラに関するものである。  
前記半径ｒのローラにおいて何れの場所においてもａ（ｍｍ）四方の表面積ｂ（ｍｍ2）が
ｒ／５０≦ａ≦ｒ／３０
２．５≦ｂ／ａ2  ≦４．５
であることを特徴とする現像ローラに関するものである。
【００１３】
現像ローラにおいて、アスカーＣ硬度が１０度以上７０度未満であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の現像ローラでは、その表面積を規定することにより、所定以上の濃度の画像が得られると同時に、高温高湿環境下での連続画像形成試験においてカブリや現像スジの発生を抑制することができる。
【００１５】
即ち、電子写真複写装置、プリンタ、静電記録装置等の画像形成装置において、本発明の現像ローラでは、その表面積を規定することにより、安定した現像剤の搬送性が得られ、常に所定以上の濃度の画像が得られ、又、現像ローラ表面上の現像剤のフィルミングが抑制され、トナーへの帯電付加が一定であり、カブリの発生がない。同時に、現像ブレード上に付着したトナーを掻き取る作用により現像スジのない画像を得ることが可能であった。
【００１６】
更に、本発明の現像ローラでは、アスカーＣ硬度が１０度以上７０度未満であれば、現像ブレードとの密接したニップ面積を広く取ることが可能であり、上記ブレード上に付着したトナーを掻き取る作用が更に得られ、長時間の画像形成においても現像スジの発生がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明が対象とする現像ローラを図２に示す。尚、図２（Ａ）は長手方向断面図、（Ｂ）は軸断面図である。
【００１８】
本発明に係る現像ローラ１は、良導電性芯金１ａの周囲に弾性体層１ｂを有し、その外周に導電性弾性層１ｃを配置したものである。導電性弾性層１ｃについては１層である必要はなく、多層になっていても構わない。
【００１９】
上記構成の現像ローラ１の場合、下記に説明する測定法で、測定範囲ａ（ｍｍ）四方における表面積ｂ（ｍｍ2）の面積比ｂ／ａ2  が１．１２５〜５．０であることが望ましく、より良くは２．５〜４．５であることが望ましい。面積比が１．１２５未満であるとトナーを感光体へ運搬する搬送力が低く、所定の濃度以上の画像を得ることができない。
【００２０】
又、上記面積比が５．０より大きくなると、現像ローラ表面上で現像剤のフィルミングが発生し、現像ローラ表面上で運搬しているトナーの帯電不良が発生し、カブリが悪くなるといった問題が発生する。
【００２１】
更に、面積比が２．５〜４．５の範囲では、連続印刷において寿命後半に発生する現像スジを抑制することが可能であった。
【００２２】
現像ローラの表面積は例えば、ＫＥＹＥＮＣＥ社製超深度形状測定顕微鏡（ＶＫ−８５００）のようなレーザ顕微鏡を使用することにより、容易に測定することができる。
【００２３】
本装置は、光源から出たレーザを対象物に当て、対象物から反射したレーザを共焦点位置にある受光素子での反射受光量が最大となる対物レンズ位置情報により対象物の形状を測定するものである。測定結果を画像解析ソフトＶＫ−Ｈ１Ｗ（ＫＥＹＥＮＣＥ社製）によって解析した。
【００２４】
このときの測定面積は、小さ過ぎると測定値のばらつきが大きくなり、又、大き過ぎるとローラのような曲率を持つ形状では、正しい値を得ることができない。
【００２５】
そこで、本発明者は、鋭意検討した結果、上記現像ローラの表面積を測定するに当たり、その測定範囲を以下のような範囲に限定した。
【００２６】
ｒ／５０≦ａ≦ｒ／３０
ここで、ｒは測定される現像ローラの半径ｒ（ｍｍ）であり、ａは測定する正方形部の１辺の長さａ（ｍｍ）である。尚、ａの長さは図３に示す長さのことである。
【００２７】
このような範囲で現像ローラの表面積を測定することにより、再現性があり、測定者の個人差に寄らない測定を行うことが可能となった。
【００２８】
又、上記現像ローラのアスカーＣ硬度は７０度未満であることが望ましい。このアスカーＣ硬度が７０度以上になると、現像ローラと現像ブレードとのニップ面積が減少し、ブレード上に付着するトナーを掻き取る能力が低下し、現像スジの発生を抑制することが難しい。
【００２９】
尚、「アスカーＣ硬度」とは、日本ゴム協会標準規格ＳＲＩＳ０１０１に準拠したアスカーＣ型スプリング式ゴム硬度計（高分子計器（株）社製）を用いて測定したローラの硬度であり、常温常湿（２３℃、５５％ＲＨ）の環境中に１２時間以上放置したローラに対して、押針を１０Ｎの力で当接させてから３０秒後の測定値とする。但し、硬度が１０°未満にした場合、材料自体の圧縮永久歪みが大きい、或は耐久による削れ等が大きくなり好ましくない。従って、現像ローラのアスカーＣ硬度は１０度以上７０度未満とするのが好ましい。
【００３０】
ここで使用できる良導電性芯金の材料は導電性であれば何でも良く、炭素鋼，合金鋼及び鋳鉄、導電性樹脂等の中から、適宜選択して用いることができる。ここで、合金鋼としては、例えばステンレス鋼、ニッケルクロム鋼、ニッケルクロムモリブテン鋼、クロム鋼、クロムモリブテン鋼、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｏ及びＶを添加した窒化用鋼等が挙げられるが、強度の観点から金属製のものが望ましい。更に、防錆対策として軸体材料にめっき、酸化処理を施すことができる。めっきの種類としては電気めっき、無電解めっき等、何れも使用することができるが、寸法安定性の観点から無電解めっきが好ましい。ここで使用される無電解めっきの種類としては、ニッケルめっき、銅めっき、金めっき、カニゼンめっき、或は各種合金めっき等が挙げられる。ニッケルめっきの種類としては、Ｎｉ−Ｐ、Ｎｉ−Ｂ、Ｎｉ−Ｗ−Ｐ、Ｎｉ−Ｐ−ＰＴＦＥ複合めっき等がある。膜厚みはそれぞれ０．０５μｍ以上であれば望ましいが、より好ましくは作業効率、価格を考慮した場合にそれぞれの膜厚みは０．１〜３０μｍであることが望ましい。
【００３１】
又、ここで使用される弾性体に使用できる材料は、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、シリコーンゴム（Ｑ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、クロロスルホン化ポリエチレン（ＣＳＭ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、ヒドリンゴム（ＥＣＯ）、多硫化ゴム（Ｔ）等が挙げられ、これらを２種類以上組み合わせて使用することもできる。更に、これらの材料に導電性を付与して使用することができる。
【００３２】
上記弾性体層を形成する手段としては、以下のものを挙げることができる。押し出し、射出成型、注型等、何れのものも使用することができ、材料の特性（液状、固形、粘度等）に合わせて適宜選択することができる。又、寸法精度（外径、振れ、円筒度等）を向上するために、更に弾性体層表面を研磨等で追加工することも可能である。
【００３３】
又、上記弾性体層の外側に配置する導電性弾性層に使用される材料としては、上記に挙げた弾性体に使用される材料以外にも、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、フッ素樹脂、ポリプロピレン樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、珪素樹脂、ポリエステル樹脂、スチロール系樹脂、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、繊維素系樹脂、塩化ビニル樹脂、シリコーン樹脂、水系樹脂等があり、これらを２種類以上組み合わせて使用することもできる。この中でも、特に含窒素化合物、例えば、ウレタン樹脂、アクリル樹脂等を用いることが現像剤に電荷を安定する点で望ましい。更に、これらの材料に導電性を付与して使用することができる。導電性を付与する手法としては上記弾性層の導電化と同様の手法を用いることが可能である。又、これら材料を塗料化して導電性樹脂層を形成することも可能である。又、導電性樹脂層は単層である必要はなく、２層以上であっても構わない。
【００３４】
又、上記導電性樹脂層を構成する材料を塗料化した場合、サンドミル、ペイントシェーカー、ダイノミル、パールミル等のビーズを利用した従来公知の分散装置を使用して上記材料と導電剤を分散させる。得られた導電性樹脂層形成用の塗料は、スプレー塗工法、ディッピング法、ロールコーター法等により弾性体層の表面に塗工される。本発明においては、現像ローラの表面が均一に粗面となることが好ましいので、特にディッピングが好ましく用いられる。
【００３５】
導電性樹脂層の厚みとしては、１〜５００μｍ、特に５〜３０μｍが好ましい。厚みが少な過ぎると該樹脂層中の低分子量成分が染み出してきて感光体を汚染する恐れがあり、厚過ぎると現像ローラが硬くなり、融着の原因となるので好ましくない。
【００３６】
本発明においては、上記のようにして形成する表層中に数平均粒径が１〜３０μｍの微粒子を分散させることにより、現像ローラ表面の現像剤の搬送を容易にすることができ、充分な量の現像剤を現像領域に搬送することができる。但し、現像剤を安定的に搬送するためには数平均粒径が３〜３０μｍのものを使用することが望ましい。このような目的に使用する微粒子としては、例えば、ポリメタクリル酸メチル微粒子、シリコーンゴム微粒子、ポリウレタン微粒子、ポリスチレン微粒子、アミノ樹脂微粒子、フェノール樹脂微粒子等のプラスチックピグメントが挙げられるが、特にポリメタクリル酸メチル微粒子及びポリウレタン微粒子が好ましい。
【００３７】
以下に実施例を挙げて本発明について説明する
【実施例１】
【００３８】
現像ローラの良導電性芯金を金属製の良導電性芯金とし、現像ローラ層を構成する弾性体層、導電性弾性層に共に導電性を付与した。これらの層への導電性の具体的な付与方法は、弾性体層並びに導電性弾性層の被覆層共にそれぞれ導電剤として、カーボンブラックを適宜添加し、下記する手順で現像ローラを作製した。
【００３９】
良導電性芯金として、ＳＵＭ製の芯金の表面にニッケル・メッキを施し、更に、その外周面に接着剤を塗布、焼き付けしたものを用いた。この良導電性芯金を金型に配置し、この金型内に形成されたキャビティに液状である液状導電性シリコーンゴム（東レ・ダウコーニングシリコーン製、アスカーＣ硬度４５度）を注入した。続いて、金型を加熱して、注入されたシリコーンゴムを１５０℃にて３０分間加熱処理を施して硬化させた。冷却後、脱型した後、更に２００℃にて４時間加熱処理を施すことで、厚さ４ｍｍの、シリコーンゴムを主成分とする弾性体層を良導電性芯金の外周面上に設けた。
【００４０】
導電性弾性層の材料として、ポリテトラメチレングリコール（商品名：ＰＴＧ１０００ＳＮ；分子量Ｍｎ＝１０００、ｆ＝２；保土谷化学株式会社製）１００質量部に、イソシアネート（商品名：ミリオネートＭＴ；ＭＤＩ，ｆ＝２：日本ポリウレタン工業株式会社製）１９．９質量部をＭＥＫ溶媒中で段階的に混合し、窒素雰囲気下８０度にて３時間反応させて分子量Ｍｗ＝３００００、水酸基価８．４、分子量分散度Ｍｗ／Ｍｎ＝２．４、Ｍｚ／Ｍｗ＝１．９の２官能のポリウレタンポリオールプレポリマーを得た。
【００４１】
上記ポリウレタンポリオールプレポリマー１００質量部とイソシアネート（商品名：コロネート２５１６；クルードＭＤＩ、ｆ（平均官能基数）＝２．６相当：日本ポリウレタン工業株式会社製）５．３２質量部を加えて、［ＮＣＯ］／［ＯＨ］の値は１．２となるようにした。
【００４２】
更に、カーボンブラック（ＸＣ７２；ＣＡＢＯＴ製）を適量添加した。上記原料混合液に有機溶剤を加え固形分２０％〜３０％の範囲で（膜厚が１５〜２０μｍとなるように）調整したものに、表面粗し材としてポリメタクリル酸メチル樹脂粒子（φ６μｍ）を５重量部加え、均一分散、混合したものを導電性弾性層の原料液とした。
【００４３】
この導電性弾性層の原料液中に、上記の弾性体層の形成を終えた良導電性芯金を浸漬して、弾性体層の外表面をコーティングした後、引上げて自然乾燥させた。次いで、１４０℃にて６０分間加熱処理することで、コーティングされた導電性弾性層の原料の硬化を行い、導電性弾性層を弾性体層の外周面上に積層させて半径８ｍｍ、アスカーＣ硬度４５度の現像ローラを得た。
【００４４】
得られた現像ローラについてＫＥＹＥＮＣＥ社製超深度形状測定顕微鏡（ＶＫ−８５００）を使用して、現像ローラの長手方向に４箇所、周方向に３箇所の計１２箇所を０．２００ｍｍ四方の範囲で表面積を測定したところ、０．０４５〜０．０５０ｍｍ2であった。
【実施例２】
【００４５】
表面粗し材としてポリメタクリル酸メチル樹脂粒子（φ１０ｍｍ）を５重量部とした以外は実施例１と同様にして現像ローラを得た。
【実施例３】
【００４６】
表面粗し材としてポリメタクリル酸メチル樹脂粒子（φ１０ｍｍ）を７重量部とした以外は実施例１と同様にして現像ローラを得た。
【実施例４】
【００４７】
導電性弾性層として液状導電性シリコーンゴム（東レ・ダウコーニングシリコーン製、アスカーＣ硬度６５度）とした以外は実施例３と同様にして現像ローラを得た。
【実施例５】
【００４８】
導電性弾性層として液状導電性シリコーンゴム（東レ・ダウコーニングシリコーン製、アスカーＣ硬度７０度）とした以外は実施例３と同様にして現像ローラを得た。
【実施例６】
【００４９】
表面粗し材としてポリメタクリル酸メチル樹脂粒子（φ１４ｍｍ）を５重量部とした以外は実施例１と同様にして現像ローラを得た。
【００５０】
表面粗し材としてポリメタクリル酸メチル樹脂粒子（φ１４ｍｍ）を８重量部とした以外は実施例１と同様にして現像ローラを得た。
（比較例１）
表面粗し材としてポリメタクリル酸メチル樹脂粒子（φ６ｍｍ）を５重量部とした以外は実施例１と同様にして現像ローラを得た。
（比較例２）
表面粗し材としてポリメタクリル酸メチル樹脂粒子（φ１４ｍｍ）を９重量部とした以外は実施例１と同様にして現像ローラを得た。
【００５１】
以下に現像ローラの性能評価の方法を記載する。
【００５２】
＜特性の評価＞
実施例１〜７並びに比較例１〜２で作製された現像ローラについて、画像性能を現像カートリッジに現像ローラとして組み込み、以下の通り評価した。表１にその評価結果を示す。
【００５３】
＜画像評価＞
電子写真式レーザープリンタ（キヤノン株式会社製、ＬＢＰ- １３１０）を用い、現像ローラとして本実施例比較例で製造したものを組み込み、画像評価した。
【００５４】
電子写真式レーザープリンタは、Ａ４縦出力用のマシンで、記録メディアの出力スピード：１６ｐｐｍ、画像の解像度：１２００ｄｐｉのものである。
【００５５】
現像ローラの感光体との当接圧力と進入量は、現像ローラ上の現像剤被覆量が０．３５ｍｇ／ｃｍ２
となるように調整した。又、現像ローラから古い現像剤を掻き落とし、現像ローラに新しい現像剤を供給する軟質ウレタンスポンジ製の現像剤供給ローラを設けている。
【００５６】
＜濃度の評価＞
現像ローラをカートリッジに組み込み、低温／低湿環境下（１５℃、１０％ＲＨ）で連続画像形成を行い、初期及び１５ｋ後に形成されたベタ画像濃度をマクベス濃度計ＲＤ９１８（マクベス社製）で測定した。その判断に基づき下記の基準で評価した。
【００５７】
◎：連続画像形成中、安定して規定の濃度以上の画像が得られたもの
○：連続画像形成中、初期又は後半に極僅かに濃度の低下した画像が得られるが、実用上問題とされないもの
×：連続画像形成中、規定の濃度以上の画像が得られなかったもの
＜カブリの評価＞
現像ローラをカートリッジに組み込み、高温／高湿環境下（３０℃、８０％ＲＨ）で連続画像形成を行い、１５ｋ後に形成された画質上の問題の有無を判断した。その判断に基づき、下記の基準で評価した。
【００５８】
◎：肉眼では確認されず良好なもの
○：カブリが少なく画像上問題がないもの
×：ひどいカブリが確認されるもの
＜現像スジの評価＞
現像ローラをカートリッジに組み込み、高温／高湿環境下（３０℃、８０％ＲＨ）で連続画像形成を行い、１５ｋ後に形成された画質上の問題の有無を判断した。その判断に基づき、下記の基準で評価した。
【００５９】
◎：肉眼では確認されず良好なもの
○：スジが少なく画像上問題がないもの
×：ひどいスジが確認されるもの
【００６０】
【表１】
2005300645.tif 000003
表１に示した結果から、実施例においては濃度、かぶり、現像スジが実用上問題のないレベルの画像を得ることが可能であると判明した。比較例１では現像剤の搬送性が低いことによる規定の濃度の画像を得ることができず、又、現像スジが発生していた。比較例２では現像剤の帯電不良による現像スジがひどく発生していた。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明の現像ローラは、その表面積を規定することによって、安定した濃度、カブリの発生を抑制した画像を得ることができると同時に現像スジの発生を抑えることができる。その結果、電子写真複写装置、プリンタ、静電記録装置等の画像形成装置における現像ローラとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の電子写真画像形成装置の一例を示す概念図である。
【図２】（Ａ）は本発明の実施の形態を示す半導電性ローラの側面図、（Ｂ）は断面図である。
【図３】本発明に係る現像ローラの表層部の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１ａ    良導電性芯金
１ｂ    弾性体層
１ｃ    導電性樹脂層
２１    感光体
２２    帯電ローラ
２３    レーザ光
２４    現像装置
２５    現像ローラ
２６    現像剤供給ローラ
２７    現像剤規制部材
２８    現像剤
２９    転写ローラ
３０    クリーニングブレード
３１    廃トナー容器
３２    定着ローラ
３３    紙
３４    現像容器
【図１】
2005300645.tif 000004
【図２】
2005300645.tif 000005
【図３】
2005300645.tif 000006